JP2009151150A - カラーフィルタおよびフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】オーバーコート層とフォトスペーサとサブフォトスペーサとを有するカラーフィルタについての、安価で生産性の高い製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】感光硬化性樹脂をカラーフィルタ基板に一括塗布する。その後、開口部とグレートーン部とハーフトーン部というように相異なる３以上の領域を有するフォトマスクを用いて、平面パターンを一括露光描画、現像を行う。これにより、オーバーコート層とフォトスペーサとサブフォトスペーサとを、順次別個にパターン形成するのではなく一括形成し、工程数を削減する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＣＤ（液晶表示装置）、有機ＥＬＤ（有機エレクトロルミネッセンス表示装置）などのディスプレイ装置のカラー化等に使用されるカラーフィルタに関する。また本発明は、複数の異なる高さを有するパターンを一括形成するためのフォトリソグラフィー技術およびフォトマスクに関する。

携帯電話、デジタルカメラ（ＤＳＣ）やテレビ（ＴＶ）等に使用されるＬＣＤパネルは、カラーフィルタ（ＣＦ）と対向基板とを貼り合わせ、その間に液晶を封入することにより製造する。このパネル組み立ての最初の貼り合わせ工程の際には、ＣＦ基板側と対向基板側の両側から荷重を加え、両基板の間に挟まれるシール部およびフォトスペーサを圧着して貼り合わせる。

フォトスペーサは基板間ギャップ（基板間距離）を所期の大きさにするために使用されるものであるが、貼り合わせ工程の圧着時フォトスペーサは多少弾性変形するので、実際の基板間ギャップはフォトスペーサの弾性変形を織り込んだ値で設定される。

フォトスペーサにより基板間ギャップを設定する場合、圧着時に過剰な荷重が加わることでフォトスペーサに塑性変形や破壊が発生する危険がある。そこで、これを防ぐ方法が必要である。

その一つとして、フォトスペーサに加え、フォトスペーサよりも高さが低い別のスペーサ（サブフォトスペーサと称する）を配置する方法がある。圧着時にＣＦと対向基板との間に過剰な荷重が加わった際に、余分な荷重をサブフォトスペーサに分散させ、フォトスペーサへ荷重が集中して塑性変形や破壊が発生することを回避させるというものである。

このようにフォトスペーサ、サブフォトスペーサという２種類のスペーサを有する、ＬＣＤ用カラーフィルタ（ＣＦ）の断面図の例を図１中に示す。図１自体は、ＬＣＤパネルの断面模式図の例であり、ＣＦと対向基板が貼り合わされたものである。

図１のＣＦでは、ガラス製ＣＦ基板１０１上にブラックマトリックス（ＢＭ）１０２および着色画素１０３Ｒ・１０３Ｇ・１０３Ｂが形成されており、その上をオーバーコート層１１１が覆っている。オーバーコート層１１１上には、フォトスペーサ１１２とサブフォトスペーサ１１３が形成されている。そして、その上側から逆向きに対向基板１２２が貼り合わされており、両基板間ギャップ１３１には液晶が封入されている。対向基板上には、電極や配線１２２が形成されており、さらに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やＴＦＴ回路が形成されていることもある。

ここでＣＦのオーバーコート層の役割は主に次のようなものである。ＬＣＤパネルにおいては、カラーフィルタ表面が平坦化されておらず凹凸が存在すると、封入された液晶分子が商品設計どおりの電気光学的特性を示すような所期の配向を行わない、「液晶配向不良」が発生する。そこで、ガラス基板上にBMや着色画素を形成することで凹凸化してしまったＣＦ表面に、透明樹脂等で上からオーバーコート処理を施し、表面を平坦化して配向不良の発生を抑制するのである。

またオーバーコート層には次のような役割もある。すなわち、ＬＣＤパネルにおいては
、カラーフィルタ（特にＢＭや着色画素等）から基板間の液晶層（液晶セル）へ汚染物質が浸入することで、液晶や対向基板上の回路等の誤動作、反応等の原因となることがある。そこでオーバーコート層を配することにより、ＣＦ表面から汚染物質が放出されることを防止するのである。

ＣＦ基板上にフォトスペーサ、サブフォトスペーサという高さが相異なる２種類のスペーサを形成する方法としては、フォトマスクにハーフトーン加工された部分（ハーフトーン部）を形成する方法がある（特許文献１）。
特開２００７−２７９１９２号公報。

本件明細書では、ハーフトーン加工とは、フォトマスク上において遮光材を開口した部分に光透過率が0％でも100％でもないハーフトーン部を形成することをいうものとする。遮光材を開口していることから遮光部とは異なり、他方、ハーフトーン材を成膜してある点で開口部とも異なる。

フォトマスク上のハーフトーン部を透過した照射光は、フォトマスク上の開口部を通過した照射光よりも強度が弱くなる。そのためハーフトーン部として描画する部分と、開口部として描画する部分とを使い分けすることにより、露光時のフォトレジストへの照射光強度を２段階設定できる（ただし、フォトレジストのネガポジ特性によっては、ハーフトーン部として描画する部分と、遮光部として描画する部分との使い分けをすることにより、露光時のフォトレジストへの照射光強度を２段階設定する。）。

ここで感光硬化性の樹脂材料（フォトレジスト）をスペーサとして使用する場合を想定してみると、露光時の照射光強度が強い部分ではフォトレジストは強く硬化し、露光時の照射光強度が弱い部分ではフォトレジストは弱く硬化する。そのため、フォトレジストを現像したとき、前記照射光強度が弱かった部分は、照射光強度が強かった部分よりも高さが低い（膜厚が薄い）パターン像となる。こうして、露光時のフォトレジストへの照射光強度を２段階設定にすることにより、高さが相異なる２種類のパターン像（スペーサ）を形成することができる。

フォトレジストのネガポジ特性が逆の場合（感光溶解性の場合）には、これと反対に、照射光強度が弱かった部分（又は遮光されていた部分）の方が高い（膜厚が厚い）パターン像となるが、高さが相異なる２種類のパターン像（スペーサ）を形成できる点は同様である。

CF基板上にフォトスペーサ、サブフォトスペーサという高さが相異なる２種類のスペーサを形成する他の方法としては、フォトマスクにグレートーン加工された部分（グレートーン部）を形成する方法もある（特許文献１）。そのメカニズムは上記ハーフトーン部を形成する方法と同様である。

本件明細書では、グレートーン加工とは、露光機又は／及び現像機の解像限界（厳密に機器性能に起因する解像限界のみならず、使用されるフォトレジストやエッチング溶媒等の特性に起因する場合も含めて、「露光機又は／及び現像機の解像限界」と称することにする）を超えるような微細パターンを使用して描画した領域をフォトマスク上に作成することをいうものとする。またグレートーン部とは、前記領域が作成されたフォトマスク上の部分をいうものとする。グレートーン加工を施すと、露光時においてグレートーン部を通過して照射された光の強度は、直射光よりも低減される。

よって、フォトマスク上のグレートーン部を透過した照射光は、フォトマスク上の開口部（完全開口部）を通過した照射光よりも強度が弱くなる。そのためグレートーン部とし
て描画する部分と、開口部（完全開口部）として描画する部分とを使い分けすることにより、露光時のフォトレジストへの照射光強度を２段階設定できる（ただし、フォトレジストのネガポジ特性によっては、グレートーン部として描画する部分と、遮光部として描画する部分との使い分けをすることにより、露光時のフォトレジストへの照射光強度を２段階設定する。）。

ここで感光硬化性の樹脂材料（フォトレジスト）をスペーサとして使用する場合を想定してみると、露光時の照射光強度が強い部分ではフォトレジストは強く硬化し、露光時の照射光強度が弱い部分ではフォトレジストは弱く硬化する。そのため、フォトレジストをエッチングし現像したとき、前記照射光強度が弱かった部分は、照射光強度が強かった部分よりも高さが低い（膜厚が薄い）パターン像となる。こうして、露光時のフォトレジストへの照射光強度を２段階設定にすることにより、高さが相異なる２種類のパターン像（スペーサ）を形成することができる。

フォトレジストのネガポジ特性が逆の場合（感光溶解性の場合）には、これと反対に、照射光強度が弱かった部分（又は遮光されていた部分）の方が高い（膜厚が薄い）パターン像となるが、高さが相異なる２種類のパターン像（スペーサ）を形成できる点は同様である。

このように高さが相異なる２種類のスペーサ、フォトスペーサとサブフォトスペーサとは、ハーフトーン部又はグレートーン部を有するフォトマスクを使用することにより一括作製する方法がある。

しかし、その下のオーバーコート層に関しては、別途形成（成膜およびパターニング、焼成処理等）をせざるを得なかった。

カラーフィルタはＬＣＤ等の基幹部材の一つであることから、カラーフィルタ製造には、絶え間の無く生産性向上の要求が突き付けられており、工程数削減や製造コスト低減は常に大きな課題である。

本発明は、カラーフィルタの生産性向上や工程数削減、製造コスト低減について、従来の技術からさらに一歩進めた手段を提供することを課題とする。

本件発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本件の請求項１の発明は、オーバーコート層とフォトスペーサとサブフォトスペーサとを有するカラーフィルタであって、前記フォトスペーサと前記サブフォトスペーサとが、前記オーバーコート層と同一の材料からなることを特徴とする、カラーフィルタである。

本件の請求項２の発明は、オーバーコート層とフォトスペーサとサブフォトスペーサとを有するカラーフィルタであって、前記オーバーコート層と前記フォトスペーサと前記サブフォトスペーサとが、同一の工程で一括形成されることを特徴とする、カラーフィルタである。

本件の請求項３の発明は、前記オーバーコート層と前記フォトスペーサと前記サブフォトスペーサの原材料が樹脂材料である場合において、前記フォトスペーサと前記サブフォトスペーサの原材料が、前記オーバーコート層の原材料と同時に塗布成膜されることを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルタである。

本件の請求項４の発明は、前記オーバーコート層と前記フォトスペーサと前記サブフォトスペーサは、光透過率が異なる複数の部分を有するフォトマスクを通して一括露光することにより水平パターンが一括描画されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のカラーフィルタである。

本件の請求項５の発明は、開口部とグレートーン部とハーフトーン部とを有することを特徴とするフォトマスクである。

本件の請求項６の発明は、開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部とを有することを特徴とするフォトマスクである。

本件の請求項７の発明は、遮光部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部とを有することを特徴とするフォトマスクである。

本件の請求項８の発明は、遮光部とグレートーン部とハーフトーン部とを有することを特徴とするフォトマスクである。

本件の請求項９の発明は、開口部を有することを特徴とする請求項７または８に記載のフォトマスクである。

本件の請求項１０の発明は、カラーフィルタ製造に使用されることを特徴とする、請求項５から９のいずれか１項に記載のフォトマスクである。

本件の請求項１１の発明は、請求項５から１０のいずれか１項に記載の前記フォトマスクを使用して製造することを特徴とする、カラーフィルタである。

本発明により、カラーフィルタのオーバーコート層は、フォトスペーサ、サブフォトスペーサと一括形成することができる。その結果、カラーフィルタ製造工程数は削減され、生産性向上や製造コスト低減をすることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態につき説明する。ただし、本発明は全くこれに限られるものではない。

〈発明の実施の形態１〉
本発明の実施の形態では、カラーフィルタのオーバーコート層を、フォトスペーサ、サブフォトスペーサと一括形成する。つまり、オーバーコート層とフォトスペーサとサブフォトスペーサとは、一括塗布された同一材料を、フォトリソグラフィー工程で一括露光して一括描画し、現像も一括で行われる。前記一括塗布された同一材料には、感光硬化性樹脂を使用する。

以下、図２〜図４に沿って、オーバーコート層をフォトスペーサ・サブフォトスペーサと一括形成する過程について説明する。図２〜図４はＣＦを模式的に示した図であるが、図１におけるＣＦ基板１０１とＢＭ１０２は、図２〜図４においては省略されている。実際には、着色画素２１１Ｒ・２１１Ｇ・２１１Ｂの下にCF基板とBMがある。

オーバーコート層をフォトスペーサ・サブフォトスペーサと一括形成するには、まず図２に示すのように、原材料である感光硬化性樹脂２１４を着色画素２１１Ｒ・２１１Ｇ・
２１１Ｂ上に一括塗布する。

その後図３に示すのように、開口部２２５以外にグレートーン部２２６とハーフトーン部２２７を有するフォトマスクを通して、感光硬化性樹脂２１４を全面一括露光する。矢印２２０は露光方向を表している。

その後、感光硬化性樹脂を現像すると、図４に示すような形でフォトスペーサ２３８・サブフォトスペーサ２３９とオーバーコート層２３４が一括形成される。フォトマスクの開口部２２５で露光された部分がフォトスペーサ２３８となり、フォトマスクのグレートーン部２２６で露光された部分がサブフォトスペーサ２３９となり、フォトマスクのハーフトーン部２２７で露光された部分がオーバーコート層２３４となる。形成されたフォトスペーサ２３８・サブフォトスペーサ２３９とオーバーコート層２３４は、強度を上げたり安定化させるために、さらに焼成（加熱処理）される。

〈発明の実施の形態２〉
ここからは、感光硬化性樹脂２１４の全面一括露光に用いるフォトマスクの最良の形態について、図６〜図８を用いて説明する。感光硬化性樹脂２１４の全面一括露光に用いるフォトマスクの最良の形態では、フォトスペーサ用の平面パターンが開口部として描画され、サブフォトスペーサ用の平面パターンがグレートーン部として描画され、オーバーコート層の平面パターンがハーフトーン部として描画されるものである。よって、フォトマスク表面には、開口部とグレートーン部とハーフトーン部とが存在する。場合によっては、さらに遮光部が存在してもよい。

図６はそのようなフォトマスクの断面模式図例である。基板３４０上に、開口部３４３とグレートーン部３４４とハーフトーン部３４５とが存在している。開口部３４３とグレートーン部３４４、ハーフトーン部３４５以外の場所には、遮光膜３４１が塗工されている。素材として代表的なものは、基板が各種ガラス、遮光膜が低反射クロム、ハーフトーン部材がＩＴＯ（インジウム錫酸化物）であるが、これに限定される訳ではない。

サブフォトスペーサ用の描画パターンであるグレートーン部３４４の平面図例が図７である。実寸を例示すると、全体幅３５１及び３５２が共に１３μm、遮光幅３５３が２.６μm、開口幅３５４が１.３μmであるが、勿論本発明はこれに限るものではない。本発明において各数値は、商品設計に適合するＣＦを作製すべく広い範囲から適宜選ぶことができる。グレートーン部３４４の描画パターンの微細度は、露光装置又は／及び現像装置の解像限界を超えている。そのため、形成されるフォトスペーサは結果的に円柱に近い形状となる。

開口部とグレートーン部とハーフトーン部とが存在するフォトマスクの作製方法例を、図８を用いて述べる。

まず、基板４０１上に遮光膜材４０２を成膜する。遮光膜材４０２をパターニングするために、さらにフォトレジスト４０３を成膜する（Ａ）。開口部とグレートーン部とハーフトーン部になる部分は開口するような平面パターンが描画された、フォトマスクを通して露光描画する。但し開口部とハーフトーン部の開口は全面開口であるが、グレートーン部の開口は全面開口でなく、例えば図８のような部分開口の平面パターンである。続いて、フォトレジストを現像する（Ｂ）。その後、現像されたフォトレジストを乗せたまま、遮光膜材４０２をエッチングしパターニングする（Ｃ）。最後に、上に残っているフォトレジストを溶解させ剥離する（Ｄ）。これで、遮光膜４０２の形成ができ、開口部とグレートーン部は完成した。

続いて、ハーフトーン膜４０４の形成を同様の手順で行う。ハーフトーン膜材４０４を全面に成膜し、さらにフォトレジスト４０５を上から成膜する（Ｅ）。続いて、ハーフトーン部のみにフォトレジスト４０５が残るように露光描画し、フォトレジストを現像する（Ｆ）。その後、現像されたフォトレジストを乗せたまま、ハーフトーン膜材４０４をエッチングしパターニングする（Ｇ）。最後に、上に残っているフォトレジストを溶解させ剥離する（Ｈ）。これで、ハーフトーン膜４０４の形成もでき、ハーフトーン部も完成である。

本実施例では、先に述べた「発明の実施の形態１」の場合と同様に、カラーフィルタのオーバーコート層を、フォトスペーサ、サブフォトスペーサと一括形成することを前提にした、他の形態を述べる。本実施例でも、オーバーコート層とフォトスペーサとサブフォトスペーサとは、一括塗布された同一材料を、フォトリソグラフィー工程で一括露光して一括描画し、現像も一括で行う。前記一括塗布された同一材料には、感光硬化性樹脂を使用するものとする。

以下、図２〜図４に沿って、オーバーコート層をフォトスペーサ・サブフォトスペーサと一括形成する過程について説明する。図２〜図４はCFを模式的に示した図であるが、図１におけるＣＦ基板１０１とＢＭ１０２は、図２〜図４においては省略されている。実際には、着色画素２６１R・２６１G・２６１Bの下にＣＦ基板とＢＭがある。これらの点は、先に述べた「発明の実施の形態１」の場合と同様である。

オーバーコート層をフォトスペーサ・サブフォトスペーサと一括形成するには、まず図２に示すのように、原材料である感光硬化性樹脂２６４を着色画素２６１Ｒ・２６１Ｇ・２６１Ｂ上に一括塗布する。

その後図３に示すのように、開口部２７５以外に第一ハーフトーン部２７６と第二ハーフトーン部２７７を有するフォトマスクを通して、感光硬化性樹脂２１４を全面一括露光する。矢印２７０は露光方向を表している。２７６、２７７が第一ハーフトーン部、第二ハーフトーン部である点が、先に述べた「発明の実施の形態１」の場合と異なる点である。

その後、感光硬化性樹脂を現像すると、図４に示すような形でフォトスペーサ２８８・サブフォトスペーサ２８９とオーバーコート層２８４が一括形成される。フォトマスクの開口部２７５で露光された部分がフォトスペーサ２８８となり、フォトマスクのグレートーン部２７６で露光された部分がサブフォトスペーサ２８９となり、フォトマスクのハーフトーン部２７７で露光された部分がオーバーコート層２８４となる。形成されたフォトスペーサ２８８・サブフォトスペーサ２８９とオーバーコート層２８４は、強度を上げたり安定化させるために、さらに焼成（加熱処理）される。

実施例２では、感光硬化性樹脂２１４の全面一括露光に用いるフォトマスクの形態について、図５（Ａ）及び図９を用いて説明する。実施例２は、フォトスペーサ用の平面パターンが開口部として描画され、サブフォトスペーサ用の平面パターンが第一ハーフトーン部として描画され、オーバーコート層の平面パターンが第二ハーフトーン部として描画されるものである。よって、フォトマスク表面には、開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部とが存在する。場合によっては、さらに遮光部が存在してもよい。

図５（Ａ）はそのようなフォトマスクの断面模式図例である。基板３１０上に、開口部３１３と第一ハーフトーン部３１４と第二ハーフトーン部３１５とが存在している。開口
部３１３と第一ハーフトーン部３１４、第二ハーフトーン部３１５以外の場所には、遮光膜３１１が塗工されている。素材として代表的なものは、基板が各種ガラス、遮光膜が低反射クロム、第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材とがＩＴＯ（インジウム錫酸化物）であるが、これに限定される訳ではない。第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材とが全く異なる元素や化学組成からなる素材であってもよい。

第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材とがＩＴＯである場合、各ＩＴＯは同じ組成のＩＴＯでもよいし、相異なる組成のＩＴＯでもよい。本実施例では、第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材が同じ組成のＩＴＯであるとし、第一ハーフトーン部３１４と第二ハーフトーン部３１５では、トータルの膜厚を変えることにより光透過率を変えるものとする。具体的には、第一ハーフトーン部３１４は第一層ＩＴＯ３１６のみからなり、第二ハーフトーン部３１５は第一層ＩＴＯ３１６と第二層ＩＴＯ３１７からなるものとする。

このような、開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部とが存在するフォトマスクの作製方法例を、図９を用いて述べる。

まず、基板５０１に遮光膜５０２を成膜する。遮光膜５０２をパターニングするために、さらにフォトレジスト５０３を成膜する（Ａ）。開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部になる部分は開口するように露光描画する。続いて、フォトレジストをエッチングし現像する（Ｂ）。その後、現像されたフォトレジストを乗せたまま、遮光膜材５０２をエッチングしパターニングする（Ｃ）。最後に、上に残っているフォトレジストを溶解させ剥離する（Ｄ）。これで、遮光膜５０２の形成ができ、開口部は完成した。

次に、第二層ＩＴＯ５０４の形成を上記遮光膜５０２の形成と同様の手順で行う。第二層ＩＴＯ５０４を全面に成膜し、さらにフォトレジスト５０５を上から成膜する（Ｅ）。続いて、第二ハーフトーン部のみにフォトレジスト５０５が残るような平面パターンが描画されたフォトマスクを通して露光描画し、フォトレジストをエッチングし現像する（Ｆ）。その後、現像されたフォトレジストを乗せたまま、第二層ＩＴＯ５０４をエッチングしパターニングする（Ｇ）。最後に、上に残っているフォトレジストを溶解させ剥離する（Ｈ）。これで、第二層ＩＴＯ膜５０４の形成もできた。

さらに、第一層ＩＴＯ５０６の形成も同様の手順で行う。第一層ＩＴＯ５０６を全面に成膜し、さらにフォトレジスト５０７を上から成膜する（Ｉ）。続いて、第一ハーフトーン部および第二ハーフトーン部にフォトレジスト５０７が残るような平面パターンが描画されたフォトマスクを通して露光描画し、フォトレジストをエッチングし現像する（Ｊ）。その後、現像されたフォトレジストを乗せたまま、第一層ＩＴＯ５０６をエッチングしパターニングする（Ｋ）。最後に、上に残っているフォトレジストを溶解させ剥離する（Ｌ）。これで、第一層ＩＴＯ膜５０６の形成もでき、第一ハーフトーン部および第二ハーフトーン部も完成である。

実施例３では、感光硬化性樹脂２１４の全面一括露光に用いるフォトマスクの他の形態について、図５（Ｂ）及び図１０を用いて説明する。実施例３も実施例２同様、フォトスペーサ用の平面パターンが開口部として描画され、サブフォトスペーサ用の平面パターンが第一ハーフトーン部として描画され、オーバーコート層の平面パターンが第二ハーフトーン部として描画されるフォトマスクの例である。よって、フォトマスク表面には、開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部とが存在する。場合によっては、さらに遮光部が存在してもよい。

図５（Ｂ）は実施例３のフォトマスクの断面模式図である。基板３２０上に、開口部３２３と第一ハーフトーン部３２４と第二ハーフトーン部３２５とが存在している。開口部３２３と第一ハーフトーン部３２４、第二ハーフトーン部３２５以外の場所には、遮光膜３２１が塗工されている。素材として代表的なものは、基板が各種ガラス、遮光膜が低反射クロム、第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材とがＩＴＯ（インジウム錫酸化物）であるが、これに限定される訳ではない。第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材とが全く異なる元素や化学組成からなる素材であってもよい。

第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材とがＩＴＯである場合、各ＩＴＯは同じ組成のＩＴＯでもよいし、相異なる組成のＩＴＯでもよい。本実施例では、第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材が同じ組成のＩＴＯであるとし、第一ハーフトーン部３２４と第二ハーフトーン部３２５では、トータルの膜厚を変えることにより光透過率を変えるものとする。具体的には、第一ハーフトーン部３２４は第一層ＩＴＯ３２６のみからなり、第二ハーフトーン部３２５は第一層ＩＴＯ３２６と第二層ＩＴＯ３２７からなるものとする。実施例３のフォトマスクが、実施例２のフォトマスクと異なっている点は、第一層ＩＴＯと第二層ＩＴＯの積層の順序である。実施例２のフォトマスクでは、第一層ＩＴＯ３２６の上に第二層ＩＴＯ３２７が積層される。

このような、開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部とが存在するフォトマスクの作製方法例を、図１０を用いて述べる。

まず、基板６０１全面に第一層ＩＴＯ６０４、第二層ＩＴＯ６０５、遮光膜６０２の順で成膜する。なお、第二層ＩＴＯ６０５の最下部にはストッパーを入れておく。遮光膜６０２をパターニングするために、さらにフォトレジスト６０３を成膜する（Ａ）。開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部になる部分は開口するように露光描画する。続いて、フォトレジストを現像する（Ｂ）。その後、現像されたフォトレジストを乗せたまま、遮光膜材６０２をエッチングしパターニングする（Ｃ）。最後に、上に残っているフォトレジストを溶解させ剥離する（Ｄ）。これで、遮光膜６０２の形成ができ、開口部は完成した。

次に、第二層ＩＴＯ６０５のパターニング形成を行う。フォトレジスト６０６を全面に成膜する（Ｅ）。続いて、第二ハーフトーン部にはフォトレジスト６０６が残り開口部と第一ハーフトーン部にはフォトレジスト６０６が残らないような平面パターンが描画されたフォトマスクを通して露光描画し、フォトレジストを現像する（Ｆ）。その後、現像されたフォトレジストを乗せたまま、第二層ＩＴＯ６０５をエッチングしパターニングする（Ｇ）。このとき第二層ＩＴＯ６０５の最下部にはストッパーがあるため、第一層ＩＴＯ６０４はエッチングされない。最後に、上に残っているフォトレジストを溶解させ剥離する（Ｈ）。これで、第二層ＩＴＯ膜６０５の形成ができ、第二ハーフトーン部も完成した。

さらに、第一層ＩＴＯ６０４のパターニング形成を同様の手順で行う。フォトレジスト６０７を上から全面に成膜する（Ｉ）。続いて、第一ハーフトーン部および第二ハーフトーン部にフォトレジスト６０７が残り開口部にはフォトレジスト６０７が残らないような平面パターンが描画されたフォトマスクを通して露光描画し、フォトレジストを現像する（Ｊ）。その後、現像されたフォトレジスト６０７を乗せたまま、第一層ＩＴＯ６０４をエッチングしパターニングする（Ｋ）。最後に、上に残っているフォトレジストを溶解させ剥離する（Ｌ）。これで、第一層ＩＴＯ膜６０４の形成もでき、第一ハーフトーン部も完成である。

実施例４では、感光硬化性樹脂２１４の全面一括露光に用いるフォトマスクの、さらに他の形態について、図５（Ｃ）及び図１１を用いて説明する。実施例４も実施例２および３と同様、フォトスペーサ用の平面パターンが開口部として描画され、サブフォトスペーサ用の平面パターンが第一ハーフトーン部として描画され、オーバーコート層の平面パターンが第二ハーフトーン部として描画されるフォトマスクの例である。よって、フォトマスク表面には、開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部とが存在する。場合によっては、さらに遮光部が存在してもよい。

図５（Ｃ）は実施例４のフォトマスクの断面模式図である。基板３３０上に、開口部３３３と第一ハーフトーン部３３４と第二ハーフトーン部３３５とが存在している。開口部３３３と第一ハーフトーン部３３４、第二ハーフトーン部３３５以外の場所には、遮光膜３３１が塗工されている。素材として代表的なものは、基板が各種ガラス、遮光膜が低反射クロム、第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材とがＩＴＯ（インジウム錫酸化物）であるが、これに限定される訳ではない。第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材とが全く異なる元素や化学組成からなる素材であってもよい。

本実施例では、第一ハーフトーン部材と第二ハーフトーン部材がＩＴＯであるとし、第一ハーフトーン部３３４と第二ハーフトーン部３３５では、ＩＴＯの成膜条件（酸素流量、電力、ガス圧等）を変えることにより光透過率を変えるものとする。そして、第一ハーフトーン部３２４は第一ＩＴＯ３３６からなり第二ハーフトーン部３３５は第二ＩＴＯ３３７からなるものとし、第一ハーフトーン部３２４は第二ハーフトーン部３３５よりも光透過率が高いものとする。

このような、開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部とが存在するフォトマスクの作製方法例を、図１１を用いて述べる。

まず、基板７０１全面に遮光膜７０２を成膜する。遮光膜７０２をパターニングするために、さらにフォトレジスト７０３を成膜する（Ａ）。開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部になる部分は開口するように露光描画する。続いて、フォトレジストを現像する（Ｂ）。その後、現像されたフォトレジストを乗せたまま、遮光膜７０２をエッチングしパターニングする（Ｃ）。最後に、上に残っているフォトレジストを溶解させ剥離する（Ｄ）。これで、遮光膜７０２の形成ができた。

次に、第一層ＩＴＯ７０５の形成をリフトオフにより行う。最初にフォトレジスト７０４を全面に成膜する（Ｅ）。第一層ＩＴＯ７０５を形成することになる領域のみにフォトレジスト７０４が残らなくなるように露光描画した後、フォトレジスト７０４を現像する（Ｆ）。続いて、第一層ＩＴＯ７０５を全面に成膜する（Ｇ）。上に第一層ＩＴＯ７０５を載せたこの状態のまま、残っている全てのフォトレジスト７０４を溶解剥離する（Ｈ）。この結果、（Ｆ）でフォトレジスト７０４を取除いておいた領域のみに第一層ＩＴＯ７０５が形成され、第一ハーフトーン部が完成した。

さらに、第二層ＩＴＯ７０７の形成も同様の手順で行う。最初にフォトレジスト７０６を全面に成膜する（Ｉ）。第二層ＩＴＯ７０７を形成することになる領域のみにフォトレジスト７０６が残らなくなるような露光描画した後、フォトレジスト７０６を現像する（Ｊ）。続いて、第二層ＩＴＯ７０７を全面に成膜する（Ｋ）。上に第二層ＩＴＯ７０７を載せたこの状態のまま、残っている全てのフォトレジスト７０６を溶解剥離する（Ｌ）。この結果、（Ｊ）でフォトレジスト７０６を取除いておいた領域のみに第二層ＩＴＯ７０７も形成され、第二ハーフトーン部、開口部も完成した。

先に述べた「発明の実施の形態１」や「実施例１」では、感光硬化性樹脂を原料に使用してオーバーコート層、フォトスペーサ、サブフォトスペーサを一括形成した。しかし、感光硬化性樹脂を原料とすることは必須ではない。感光硬化性樹脂を原料とする代わりに、感光溶解性樹脂を原料とすることもできる。

「実施例５」のように、感光溶解性樹脂をオーバーコート層、フォトスペーサ、サブフォトスペーサの原料とした場合のフォトマスクの例について述べる。感光溶解性樹脂を原料とする場合、フォトスペーサ、サブフォトスペーサ、オーバーコート層の順に露光時の照射光強度が弱くなる必要がある。そこで、例えば「実施例４」のように、第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部を有し、第一ハーフトーン部の方が第二ハーフトーン部よりも光透過率が高いようなフォトマスクを使用する場合、遮光部でフォトスペーサ・第二ハーフトーン部でサブフォトスペーサ・第一ハーフトーン部でオーバーコート層の平面パターンを描画するとよい。

カラーフィルタ付き液晶パネルの一例を示す断面模式図である。 本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である。 本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である。 本発明のカラーフィルタを作製する工程例を説明するための図である。 第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部を有する本発明のフォトマスクの断面模式図例である。 グレートーン部とハーフトーン部を有する本発明のフォトマスクの断面模式図例である。 グレートーン部とハーフトーン部を有する本発明のフォトマスクにおける、サブフォトスペーサを描画したグレートーン部の平面図例である。 グレートーン部とハーフトーン部を有する本発明のフォトマスクの作製工程例を説明するための図である。 第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部を有する本発明のフォトマスクの作製工程例を説明するための図である。 第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部を有する本発明のフォトマスクの作製工程例を説明するための図である。 第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部を有する本発明のフォトマスクの作製工程例を説明するための図である。

符号の説明

１０１・・・（カラーフィルタの）基板
１０２・・・（カラーフィルタの）ブラックマトリックス
１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂ、２１１Ｒ、２１１Ｇ、２１１Ｂ、２６１Ｒ、２６１Ｇ、２６１Ｂ・・・着色画素
１１１、２３４、２８４・・・オーバーコート層
１１２、２３８、２８８・・・フォトスペーサ
１１３、２３９、２８９・・・サブフォトスペーサ
１０１・・・対向基板
１２２・・・対向基板上にある電極、配線など
１３１・・・基板間ギャップ（セルギャップ。液晶を封入する。）
２１４、２６４・・・感光硬化性樹脂材料
２２０、２７０・・・露光
２２５、３１３、３２３、３３３、３４３・・・（フォトマスクの）開口部
２２６・・・（フォトマスクの）グレートーン部
２２７・・・（フォトマスクの）ハーフトーン部
２７６・・・（フォトマスクの）第一ハーフトーン部
２７７・・・（フォトマスクの）第二ハーフトーン部
３１０、３２０、３３０、３４０、４０１、５０１、６０１、７０１・・・（フォトマスクの）基板
３１１、３２１、３３１、３４１、４０２、５０２、６０２、７０２・・・（フォトマスクの）ブラックマトリックス（遮光部、遮光膜）
３１４、３２４、３３４・・・（フォトマスクの）第一ハーフトーン部
３１５、３２５、３３５・・・（フォトマスクの）第二ハーフトーン部
３４４・・・（フォトマスクの）グレートーン部
３４５・・・（フォトマスクの）ハーフトーン部
３１６、３２６、３３６、５０６、６０４、７０５・・・第一層ＩＴＯ
４０４・・・ハーフトーン膜
３１７、３２７、３３７、５０４、６０５、７０７・・・第二層ＩＴＯ
４０３、４０５、５０３、５０５、５０７、６０３、６０６、６０７、７０３、７０４、７０６・・・フォトレジスト

Claims (11)

1. オーバーコート層とフォトスペーサとサブフォトスペーサとを有するカラーフィルタであって、前記フォトスペーサと前記サブフォトスペーサとが、前記オーバーコート層と同一の材料からなることを特徴とする、カラーフィルタ。
2. オーバーコート層とフォトスペーサとサブフォトスペーサとを有するカラーフィルタであって、前記オーバーコート層と前記フォトスペーサと前記サブフォトスペーサとが、同一の工程で一括形成されることを特徴とする、カラーフィルタ。
3. 前記オーバーコート層と前記フォトスペーサと前記サブフォトスペーサの原材料が樹脂材料である場合において、前記フォトスペーサと前記サブフォトスペーサの原材料が、前記オーバーコート層の原材料と同時に塗布成膜されることを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルタ。
4. 前記オーバーコート層と前記フォトスペーサと前記サブフォトスペーサは、光透過率が異なる複数の部分を有するフォトマスクを通して一括露光することにより水平パターンが一括描画されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
5. 開口部とグレートーン部とハーフトーン部とを有するフォトマスク。
6. 開口部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部とを有するフォトマスク。
7. 遮光部と第一ハーフトーン部と第二ハーフトーン部とを有するフォトマスク。
8. 遮光部とグレートーン部とハーフトーン部とを有するフォトマスク。
9. 開口部を有することを特徴とする、請求項７または８に記載のフォトマスク。
10. カラーフィルタ製造に使用されることを特徴とする、請求項５から９のいずれか１項に記載のフォトマスク。
11. 請求項５から１０のいずれか１項に記載の前記フォトマスクを使用して製造することを特徴とする、カラーフィルタ。